JPS6012703A - 厚膜型正特性半導体素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は機器の保温、加熱などに用いら扛る面状発熱体
のなかで、ガラスフリットを必要としない厚膜型正特性
半導体素子の製造方法に関するものである。

従来例の講成とその問題点 ＢａＴｉＯｓ系半導体からなる素子は所定温度以上で急
激に抵抗値が増大するスイッチング特性及びスイッチン
グ後の自己発熱特性を有し、昇温特性が速く自己温度制
御機能を有し、外部の制御回路を必要としないため広く
利用さ扛ている。

従来の正特性サーミスタ発熱体はＢａＴｉＯ３系半導体
粉末を加圧成形した後、焼成して得ていたが、実用可能
な厚膜状の正特性サーミスタ発熱体を得ることは困難で
あるとさ扛ていた。

従来、ＢａＴｉＯｓ系半導体を膜状に加工する方法とし
ては、次のようなものが知ら扛ている。

■　ディスク形に成形した後、焼成したものを薄片に研
磨する。

■　真空蒸着法により基板上に薄膜を形成する。

■　ｋＴｉ０５系半導体粉末に導電性の添加剤とガラス
フリットを加えてペースト状とし、基板上にスクリーン
印刷した後、焼成する。

しかし、前記■の方法ではＢａＴｉＯｓ系半導体の結晶
粒子径が大きくもろいため、膜状にまで研磨することは
甚だ困難でめる。また、前記■の方法では操作が面倒で
あり、発熱体に適した大電力を得ることがむつかしい。

さらに、前記■の方法では面積抵抗が高くなり易く制御
が困難であり、発熱体には適さず、またあらかじめガラ
スフリソト育調合、焼成しておかなけ扛ばならず、面倒
であると共にガラスフリットの材質によってＦｉＢａＴ
ｉＯｓ系半導体の持つスイッチング特性及び自己尭熱特
性を劣化させる。そして、ガラスフリットを加えること
によ！ｌ）　ＢａＴｉＯｓ系半導体とガラスフリットの
耐熱性、熱膨張係数の差から熱衝撃に弱く、熱伝導が妨
げらｎる。さらに、導電性の添加剤とガラスフリットを
均一に混合することは困難であり、特性にばらつきを生
じる原因の一つとなっている。

発明の目的 そこで本発明では前記従来技術の欠点であった製造上の
繁雑さを解決し、ガラスフリットを用いずに厚膜状にす
ることにより熱衝撃性、熱伝導性に優扛、均一な特性を
持つ厚膜型正特性半導体素子を容易に製造できる方法を
提供することを目的としている。

発明の構成 本発明の厚膜型正特性半導体素子の製造方法は、ＢａＴ
ｉＯｓ系半導体粉末にＬａＳｉ、　ＬａＳｉ２．　Ｌａ
５８ｉ５粉末の１種類または２種類以上を全重量に対し
て１〜６゜重量％加えてペースト状にした混合物を基板
上に、塗布して厚膜状とした後焼成することにより厚膜
型正特性半導体素子を得ようとするものである。

従来の導電性添加剤とガラスフリットを用いる方法では
ＢａＴｉＯ３系半導体粉末同志の電気的接続のために導
電性添加剤が必要であり、ＢａＴｉＯ３系粉末同志を物
理的に接続するのにガラスフリットが必要であった。

しかし、本発明によｎば導電性添加剤とガラスフリット
の両方の役割をはたすものとしてＬａ８ｉ　。

ＬａＳｉ２またはＬａ５Ｓｉｓを用いたところに特徴を
有している。このＬａＳｉ、　Ｌａ５ｉｚ　、　Ｌａ５
８ｉ−ｓは常温では導体で１．１０ｏＯ〜１１００”Ｃ
以上の温度になると一部分が分解して粒子表面にＳｉＯ
２が析出するが、粒子内部は元のままで表面の５ｉ０２
膜により分解が阻止さｎる。従って、ＢａＴｉＯｓ系半
導体粉末と、ＬａＳｉ　。

ＬａＳｉ２またはＬａ５Ｓｉｓ粉末を混合して焼成する
と、ＬａＳｉ　、ＬａＳｉ２またはＬａ５Ｓｉｓの表面
に析出するＳｉＯ２がガラスフリットと同じ役割をし、
粒子内部が導電性添加剤の役割をするため、ＬａＳｉ　
、ＬａＳｉ　２またはＬａ５Ｓｉｓ粉末を添加するだけ
でガラスフリットを必要としない厚膜型正特性半導体素
子が得らｎる。

また、導電性金属を添加することにより熱伝導性が悪い
ガラスフリットに較べ熱伝導性が良くなり、熱衝撃性も
向上する。

実施例の説明 以下に本発明の実施例ヲアげて第１図と共に具体的に説
明する。

実施例１ ＢａＴｉＯｓに１．０モル％のＳｒＯｔ−加え１３００
°Ｃで焼成した後、粉砕してＢａＴｉＯｓ系半導体粉末
を得る。前記ＢａＴｉＯｓ系半導体粉末に全重量に対し
て２０重量％のＬａＳｉ粉末を加え均一に混合し、さら
にα−テルピネオールを加□えてペースト状混合物１を
作る。

一方、Ａｌ２Ｏ５などからなる基板２上にあらかじめ一
対のムｇなどの導電性物質からなる電極３゜４を設けて
おき、前記電極３，４上にその電極３゜４の一部が残る
ように前記ペースト状混合物１′ｆニスクリーン印刷な
どにより塗布し、室温から１０”Ｃ／　ｗｉｎの昇温速
度で１３６０″Ｇまで昇温し、時間保持した後、炉内放
冷する。このようにして厚膜型正特性半導体素子を得た
。

実施例２ 実施例１と同様にしてＢａＴｉＯｓに３．０モル％のＳ
ｒＯを加え１２５０’Ｃで焼成した後、粉砕してＢａＴ
ｉ０５系半導体粉末を得る。前記ＢａＴｉＯ３系半導体
粉末に全重量に対して３６重量％のＬａ５８ｉ５粉末を
加え均一に混合し、さらにα−テルピネオールを加えて
ペースト状混合物１にする。ついで、実施例１と同様に
前記基板２上にあらかじめ前記電極３．４を設けておき
、前記電極３，４の一部が残るように前記ペースト状混
合物１をスクリーン印刷などにより塗布し、室温から１
０″Ｃ／　ｍｉｎの昇温速度で１３００″Ｃまで昇温し
、３０分間保持した後、炉内放冷する。このようにして
厚膜型半導体素子を得た。

こうして得た厚膜型半導体素子の室温での面−積抵抗は
実施例１の場合０．８０にΩ／６ｎ２でアリ、実施例２
の場合０．２５　ＫΩ／ｃｒｎ２であり、各々の温度と
抵抗値の関係は第２図に示した通りであった。

第２図で人は実施例１により得らｎた素子の特性、Ｂは
実施例２の場合の特性である。

ここで、前記ＬａＳｉ　、　Ｌａ５Ｓｉ５粉末に代えて
ＬａＳｉ２粉末を用いた場合も前記実施例の場合と同様
な特性を得ることかで＠た。また、こ扛らＬａＳｉ、　
ＬａＳｉ２゜Ｌａ　ｓｓｉ　５粉末を２種類以上混合し
て添加した場合にも同等の特性が得らすることを確認し
た。そして、こｒらＬａＳｉ　、　ＬａＳｉ　２また１
１３　Ｌａ５Ｓｉｓ粉末の１種類または２種類以上ｆ　
ＢａＴｉＯ３系半導体粉末に全重量に対して１〜６ｏ重
量％の範囲で添加した場合に良好な特性を有する厚膜型
正特性半導体素子が得らｎた。

発明の効果 以上のように本発明の製造方法によｎば、ＬａＳｉ　。

ＬａＳｉ　２　、Ｌａ　ｓｓｉ　５粉末が従来の導電性
添加剤とガラスフリットの両方の役割をはたし、電気的
接続。

物理的接続に十分な効果があり、ガラスフリットなしで
厚膜状正特性半導体素子が得らｎることとなる。

址だ、ガラスフリットという熱伝導の悪いものにかわっ
て熱伝−導のよい導電性金属のＬａＳｉ、　ＬａＳｉ２
゜Ｌａ５Ｓｉ５ｆ：用いることにより、熱−−”１、伝
導が良くなり熱衝撃性も向上する。さらに、スクリーン
印刷などにより製造でさることから作業が容易で量産が
可能である。

なお、本発明においてＢａＴｉＯ３系半導体粉末として
はＢａＴｉ０５に各種の添加剤を加えて半導体化したも
δ−でろ扛ばなんでもよい。また、ＬａＳｉ　。

ＬａＳｉ２．　Ｌａ５Ｓ１５粉末の添加量が全重量に対
して１〜６Ｑ重量％の範囲を外ｎた場合、１重量％未満
では面積抵抗が大きくなりすぎ発熱体に不適当であり、
ＢａＴｉＯｓ粉末同志の物理的固定もできなく、一方６
ｏ重量％を越えると面積抵抗が小さくなりすぎ、自己制
御特性（ＰＴＣ特性）が小さくなり発熱体に不適当にな
るためである。さらに、ＢａＴｉ０　ｓ系半導体粉末と
ＬａＳｉ　、　ＬａＳｉ　２　、　Ｌａ　ｓ　Ｓｉ　ｓ
粉末をペースト状にするのに有機溶剤（実施例ではα〜
テルピネオール）を用いたが、ペースト状にできるもの
であｎｒｉ′なんでもよい。

以上述べたように本発明にょ扛ば、ガラスフリットを必
要としない厚膜型正特性半導体素子が溶射に製造でき、
その実用上の効果は大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法により得らｎる厚膜型正特性半導体
素子を示す一部切欠斜視図、第２図は本発明の実施例に
よる素子の温度と抵抗値の関係を示す図である。 １・・・・・・ペースト状混合物、２・・・・・・基板
、３，４・・・・・・電極。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はが１名第１
図 第２図 →壜演（１Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＢａＴｉＯ３系半導体粉末にＬａＳｉ、ＬａＳｉ２、Ｌ
   ａ５Ｓｉ３粉末の１種類または２種類以上を全重量に対
   して１〜６０重量％加え、ペースト状にした混合物を基
   板上に塗布して厚膜状とした後、焼成←千令ることを特
   徴とする厚膜型正特性半導体素子の製造方法。